摘要
随着工业技术的发展和社会的进步，铝的应用范围逐渐扩大，对铝合金性能的要求也随之越来越高。研究发现，铸态组织细小均匀的铝合金具有良好的强度及塑韧性。所以，细化晶粒对铝合金发展的重要性不言而喻。铸态组织的微细化处理已成为一种专门技术，通过稀土与铝合金液体中的元素产生相互作用，改变析出相和共晶产物的形态和分布，达到细化晶粒的目的从而改变铸态力学性能。
本文通过向铸造铝铜合金中加入不同量的改性稀土粉体，对加入量为0%、0.1%、0.3%和0.5%的试样分别进行金相组织观察、拉伸试验和硬度测试。研究结果表明：加入稀土粉体后显著改变Al-Cu合金的微观组织，原α-Al晶界处分布的共晶相网络被打断，呈不完全连续网状，而且稀土粉体对Al-Cu合金具有明显的变质效果，促使枝晶细化；铸造铝铜合金的抗拉强度和延伸率也得到了一定的提高，当稀土粉体加入量为0.1%时，抗拉强度由原始值154.7MPa增加到176.5MPa，提高了14%，延伸率由1.0%提高到了1.66%，提高了66%,稀土粉体还可以提高铸造铝铜合金的布氏硬度值，其中当稀土粉体加入量为0.3%时硬度值提高最显著，布氏硬度(HB)由68提高到了85，提高了25%。
关键词：稀土粉体铸造铝铜合金力学性能显微组织
ABSTRACT
With the advancement of industrial technology and society,the scope of application of aluminum gradually expand aluminum alloy performance requirements also will be getting higher and higher.The study found that even small organizations cast aluminum alloy has good strength and plasticity and toughness.Therefore,the importance of grain refinement of aluminum developing is self-evident.Fine processing of ingot micro structure has become a special technique.Adding rare earth and alloy elements in a liquid to produce interaction, change of precipitation phase and the morphology and distribution of eutectic product, achieve the purpose of fine grains to alter as-cast mechanical properties.
This paper is about adding different amounts of modified powders,and complete the micro structure observation,hardness test and tensile test of the samples of no powder,the powder amount of0.1%,the powder amount of0.3%and the powder amount of0.5%.The results show that:when the powder is added，there is a significant change of Al-Cu alloy micro-structure,the distribution of eutectic phase at grain boundary is interrupted,continuous network is incomplete,and it has a obvious effect of Al-Cu alloy of metamorphism, prompting dendrite refining.The tensile strength of casting Al-Cu alloy and elongation rate have been increased,when the adding amount is0.1%,the tensile strength has been changed from154.7MPa to176.5MPa and the elongation rate has been increased from1.0%to 1.66%;The No.3powder can improve the Brinell hardness value(HB)of casting Al-Cu alloy, when the powder addition amount is0.3%,the hardness value has been increased most,from 68to85,increased by25%.
Key words:Rare earth powder Casting Al-Cu alloy Mechanical properties Micro-structure
第一章绪论
1.1课题的来源及意义
铝是有色金属中最常用的金属之一，铝在地壳中的蕴藏量极大，据统计，地壳中铝含量占7.5%（质量分数，下同），而铁只占4.7%。铝的世界年产量比所有除铝以外的有色金属总和还要多。
以铝为基加入各种合金元素组成各种作为结构材料的铝合金，可以使铝的力学性能大幅度提高。由于铝合金密度小，比强度高于铜合金、球铁及碳素钢，因而在交通运输、机械、飞行器、化工机械、建筑材料、体育器械及家用电器、器具诸方面获得了广泛的应用。
铸造铝合金为传统的金属材料,由于其密度小、强度高等特点，广泛地应用于航空、航天、汽车、机械等各行业。随着现代工业及铸造新技术的发展，对铸造铝合金需求量越来越大。例如，80年代末到90年代初，在铸件总量停滞甚至下降的时候，日本的铝铸件产量一直保持着年递增10%左右的高增长率。又以汽车工业为例，由于要降低能耗，汽车需减重，各国广泛地采用铝等有色铸件代替钢铁铸件。到2001年，小汽车总重将降低为800kg，其中钢铁零部件为200kg，铝合金零部件为275kg，镁合金将增为40kg。而汽车零部件70%为铸件，由此可以看出，铸造铝合金的研究及应用将继续得到发展[1]。
目前，铸造铝合金的产量仅次于铸钢，居各种铸造有色金属之首,其中铸造Al-Cu 系合金由于其轻质、高强、高韧、良好的切削加工性能和较好的高温性能一直受到各方关注和广泛应用。铝铜合金以铜为主要合金元素的，它包括Al-Cu-Mg合金、Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金和Al-Cu-Mn合金等，属热处理可强化合金。强度高，通常称为硬铝合金，其耐热性能和加工性能良好，但耐蚀性不如大多数其他铝合金好，在一定条件下会产生晶间腐蚀，因此板材往往需要包覆一层纯铝或6系列铝合金，提高抗腐蚀性。其中Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金有极为复杂的化学组成和相构成，它在温度下有高的强度，并具有良好的工艺性能，主要用于耐热零件，易于焊接，主要应用于耐热可焊的结构件及锻件。
表1-1试验用Al-Cu合金的化学成分（ωt%）
Cu Mn Ti Cd Zr Fe B Al
5.020.400.300.180.150.060.04余量
铸造铝铜类合金的优点是室温、高温力学性能都高，切削性能好，加工表面光洁富
铜相耐热，熔炼及铸造工艺较为简单；缺点是固溶体型合金的铸造性能较差，富铜相与α(Al)基体之间的电子电位差值大导致铝铜合金的抗蚀性能低，密度较大。
图1.1为Al-Cu二元相图的铝角。从图1.1可以看出，铜在共晶温度548℃时在α(Al)中的溶解度达到了5.65%，但是由于铸件凝固条件下不平衡结晶的原因，在高于5.0%时即出现α(Al)+(Al2Cu)离异共晶体。Al2Cu常用θ来表示。室温下，铜在α(Al)中的溶解度降低至0.01%以下，因此可以进行固溶强化。含Cu量为4.5%~5.5%的合金能获得最大的强化效果。含铜量超过5.5%时，固溶处理后会出现残余Al2Cu，导致铝铜合金的力学性能降低[2]。
图1.1Al-Cu二元相图的铝角
1.2铸造铝合金的发展
由于现有铸造铝铜合金的综合性能还不能满足工业生产的要求，因此人们正从各个不同的研究方向对铸造铝铜合金进行研究,以期提高其综合性能。概括起来，当前各研究机构对铝铜合金的研究主要集中在以下几个方面[3]。
1.2.1优化合金成分
Ni的影响
在试验范围内随Ni含量的变化，合金拉伸强度有先下降后回升的趋势，当Ni含量0.025%左右时拉伸强度相对较小，所以从抗拉强度的拟合曲线的趋势来看，Ni含量在0.02%左右时的拉伸强度是比较理想的;而随Ni含量的增加延伸率上升[4]。
Zn的影响
Zn在0.15%～0.2%时,合金的拉伸强度有比较明显的上升趋势，在0.02%左右达到最值，之后则随着含量的增加开始下落，即拉伸强度降低，所以Zn含量取0.2%左右是比较合理的。从延伸率拟合曲线可以看出Zn对延伸率的影响不明显。
Cr的影响
随着Cr含量的增加，合金的拉伸强度呈比较明显的下降趋势，所以C r含量在0.03 %左右时的抗拉强度是比较理想的;延伸率随Cr含量的变化先下降，后稍有回升，变
化较小。
1.2.2铸造铝合金的熔体处理技术
铝的化学性质比较活泼，熔炼过程中易与水气反应，氧化并吸氢。氢在铝合金中从液态到固态的饱和溶解度相差近17倍。因此，铝合金铸件易产生针孔和夹杂等缺陷。所以，熔体质量控制是铸造铝合金研究的一个重要部分。提高熔体质量，可直接提高铸件质量和性能，这也是当前铸造铝合金研究的一个方面[5]。
氢在铝合金中溶解析出过程及其作用机理，许多学者已进行大量研究，测试出不同温度下，氢在铝液中的溶解度，推导出氢在铝液中的溶解度算式。有学者指出，铝液变质也会加快铝液吸氢。然而，针对铝液中的夹杂物的研究却十分少见。铝液中夹杂物与其气体是相互作用的，铝液中夹杂物的种类和形态十分复杂，尺寸也很小(一般在50μm 以下)。有关夹杂物的形成及作用机理，尚需进一步研究[6]。
1.2.3铸造铝铜合金的强化机制
细晶强化
细晶强化一方面通过加入变质剂(形核剂)，使液态铝合金型材在凝固时形成大量的细晶核心，从而细化晶粒，同时改善第二相的形状和分布；另一方面通过变形也可以使晶粒度减小。近年来机械合金化、快速凝固等技术的发展使得细化晶粒的方法更加多样化。由于晶粒尺寸的减小不但能够提高强度，同时又可降低脆性，因而细晶强化对铝合金有着极其重要的意义。
第二相强化
若合金元素加入量超过其极限溶解度时，淬火加热时一部分合金元素将不能溶入固溶体的第二相出现，称之为过剩相。在铝合金中过剩相多数为硬而脆的金属间化合物。它们在合金中能有效阻碍滑移和位错运动，使强度和硬度提高，而塑性和韧性降低。合金中过剩相的数量越多，则强化效果越好，但过多的过剩相将使合金变脆而最终导致强度、塑性的急剧下!例如，在铝铜铸造合金，过剩相强化是其主要的强化手段。在铝铜合金中过剩相硅晶体的数量随硅含量的增多而增多，合金的强度、硬度则相应的提高。但当合金中硅含量超过共品成分时，由于过剩相数量过多以及多角形的板块状出现，导致强度和塑性急剧降低，所以二元铝铜铸造铝合金的硅含量一般不能超过共品成分太多[7]。
固溶强化
合金元素加入到纯铝中形成铝基固溶体，起到固溶化作用，使其强度增高。根据合金化的一般规律，形成无线固溶体型合金时，不仅能获得高的强度，而且还能获得优良的塑性与良好的压力加工性能。一般的合金化都形成有限固溶体，如Al-Cu，Al-Mg，Al-Zn，Al-Si，AI-Mn等二元合金均形成有限固溶体，并且都有较大的极限溶解度，起
到较大的固溶强化效果。一般铝合金中固溶强化最常用的合金元素是铜、镁、锰、锌、硅、镍等元素。
表1-1主要合金元素在铝中的极限溶解度[8]
元素Zn Mg Cu Li Mn Si 极限固溶度82.2％17.4％ 5.6％ 4.2％ 1.82％ 1.65％
冷变形强化
冷变形强化亦称冷作硬化，即金属材料在再结晶温度以下的冷变形[13]。冷变形后材料即被强化，强化的程度随变形度、变形温度及材料本身的性质而不同。冷变形强化是金属材料常用的强化方法之一，不能热处理强化的纯铝、防锈铝合金主要采用冷变形强化。
1.2.4改性稀土粉体在铸造铝铜合金中的应用
RE对改良铸造铝铜合金力学性能有着显著的影响。这是因为，稀土元素在改良铸造铝铜合金中发挥了三方面的作用。其一是精炼、净化作用：稀土元素的脱氧能力较强，脱硫能力也相当强，可以生成RES或RE2S3，稀土元素在金属液中还可以与氧和硫同时发生反应生成RE2O2S型硫化物。此外，稀土元素还能与P、Sn、As等低熔点金属元素化合，生成REP、RESn、REAs等化合物。这些稀土化合物熔点高、比重轻，当它们的熔点高于金属熔炼温度时，能上浮一部分成渣，其余微小的质点则成为改良铝铜合金结晶过程的异质晶核，而留在固态金属内的部分则能降低P、Sn、As等有害元素的危害性。
稀土对氢的吸附力特别大，能大量吸附和溶解氢，稀土与氢的化合物熔点较高，并且弥散分布于铝液中，以化合物形式存在的氢不会聚集形成气泡，因此大大降低改良铸造铝铜合金的含氢量和针孔率。稀土元素在改良铸造铝铜合金中发挥的第二个作用是变质作用：稀土元素的原子半径为0.174~0.204nm，大于铝原子半径(0.143nm)[9]。稀土元素比较活泼，它熔于铝液中，极易填补合金相的表面缺陷，从而降低新旧两相界面上的表面张力，使得晶核生长的速度增大，同时还在晶粒与合金液之间形成表面活性膜，阻止生成的晶粒长大，使合金组织细化。
对含有较高铁的铝合金采用单一加锰的办法不能完全消除铁的危害，虽然锰能使粗大针片状富铁相转化为团块状的多元化合物，但这种化合物还比较粗大，影响了性能的进一步提高。稀土能够细化加锰时形成的团块多元化合物，而且稀土本身也有一定的去铁作用。采用0.6%Mn和0.4～0.5%RE联合处理的方法，可以将含铁的ZI16合金的力学性能提高到原合金不含铁时的水平，说明Mn—RE联合处理对消除铁的危害作用最有效。
此外，铝与稀土形成的化合物在金属液结晶时作为外来的结晶晶核，因晶核数的大量增加而使合金的组织细化。稀土元素在改良铸造铝铜合金中发挥的第三个作用是合金化作用：由于改良合金中的稀土含量较高，在凝固过程中，稀土与合金中的其他元素开始形成许多含稀土元素的新相，同时使第二相的形状、尺寸发生变化，可能使得第二相从长条状等形状转变成短棒状粒子出现，粒子的尺寸也变得比较细小，且呈弥散分布[10]。大部分含稀土元素的第二相都出现了粒子化、球化和细化的特征，这种变化在一定程度上都强化了铝合金。
第二章试验材料、仪器设备及方法
2.1试验材料
试验用材料为铸造用铝铜合金及改性稀土粉体。粉体加入量为0.1%、0.3%、0.5%，对应编号为0-1、0-2、0-3。
其它试验材料：切割用钢锯，打磨用砂纸（400#，600#，800#，1000#，1500#，2000#各若干），金刚石抛光膏（粗磨后在抛光机上抛光用），无水乙醇（清洗试样表面），Keller腐蚀剂（0.5ml氢氟酸、1.5ml盐酸、2.5ml硝酸、95.5ml水）等[11]。
2.2试验仪器、设备
试验时所用仪器及设备如表2-1所示。
表2-1试验设备
试验设备用途
研磨机钛粉末的制备
砂轮去除试样废料
电子千分尺，拉伸试验机拉伸试验
金相试样预磨机；
砂纸
金相试样制备
金相试样抛光机；
电子显微镜显微组织观察
硬度试验机;读数显微镜硬度测试
立体万能摩擦磨损试验机试样磨损
井式电阻炉合金熔炼
2.3试验方法
2.3.1原始试样制备
将一定量的铝铜合金在如图2.1所示井式电阻炉中升温到730℃进行熔化，当溶液全熔后将C2Cl6加入进行精炼去气，加入稀土粉体进行搅拌，搅拌均匀后除渣，浇注到预热200℃刷有涂料的铸模如图2.2中。待在铸模中冷却至室温后，将铸锭加工至所需尺寸，以方便后续金相观察以及力学性能测试[12]。
图2.1试验用井式电阻炉图2.2试验用模具
2.3.2金相试样制备及观察
将所浇铸的试样用线切割切成尺寸为15mm×15mm×20mm方形试块选取金相组织试样较光滑的平面，用剪刀把No.400砂纸裁剪成圆盘放到金相试样预磨机上，浇上水润湿后将试样进行粗磨，将平面磨平后，分别用No.600、No.800、No.1000、No.1500、No.2000依次进行手工打磨，待表面无显著划痕后改用抛光机进行机械抛光，分别用1.5μm与0.5μm的研磨膏对精磨以后的面进行抛光，要求抛光到没有划痕为止。
试样磨完之后用棉花沾上酒精，清理试样上的污渍。然后用金相组织观察试样的腐蚀液为Keller试剂（0.5ml氢氟酸、1.5ml盐酸、2.5ml硝酸、95.5ml水）进行腐蚀，将磨好的试样用镊子夹住，用沾有Keller试剂的棉花进行擦拭，待腐蚀均匀后将试样用流动的水冲洗，再用沾有酒精的棉花擦洗试样，再用吹风机将试样吹干。重复上述的过程将所有试样进行腐蚀。最后将磨好的试样放到如图2.3所示的ZEISS型电子显微镜进行金相组织拍照，选取100x-200x的倍数进行组织观察、拍照[13]。
图2.3ZEISS型电子显微镜
2.3.3力学性能测试
抗拉强度就是试样拉断前承受的最大标称拉应力。是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力对于塑性材料，它表征材料最大均匀塑性变形的抗力，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致的，但超出之后，金属开始出现缩颈现象，即产生集中变形；对于没有(或很小)均匀塑性变形的脆性材料，它反映了材料的断裂抗力。
抗拉强度符号为σb，单位为MPa。延伸率(δ)是描述材料塑性性能的指标——延伸率δ和截面收缩率ψ。延伸率即试样拉伸断裂后标距段的总变形ΔL与原标距长度L之比的百分数：δ=ΔL/L×100%。工程上常将δ≥5%的材料称为塑性材料，而把δ≤5%的材料称为脆性材料。
拉伸试样的力学性能测试在如图2.4所示的AG-IC100KN拉伸试验机上进行：先将试样棒固定到夹具上，拉伸试棒尺寸如图2.5所示。调整好计算机中初始化参数，以1KN/s 的力进行拉伸实验，直到试样棒被拉断，用千分尺测量拉断后试样的长度和断面直径，计算其抗拉强度、延伸率[14]。
图2.4AG-IC100KN拉伸试验机
图2.5试样尺寸
2.3.4硬度测试
硬度试验是测量固体材料表面硬度的一种材料机械性能试验，是材料试验中最简便的一种，与其他材料试验如拉伸试验、冲击试验和扭转试验相比，具有以下特点：
①试验可在零件上直接进行而不论零件大小、厚薄和形状；
②试验时留在表面上的痕迹很小，零件不被破坏；
③试验方法简单、迅速。
硬度试验在机械工业中广泛用于检验原材料和零件在热处理后的质量。由于硬度与其他机械性能有一定关系，也可根据硬度估计出零件和材料的其他机械性能。硬度试验方法很多，一般分为划痕法、压入法和动力法3类。
金属抵抗弹性变形、塑性变形，强度、韧性、及耐磨性等的能力与其硬度值密切相关。材料的塑性变形的大小，与材料本身硬度值大小也有关[3]。
因此硬度在不同程度上也可以理解为材料抵抗反破坏和残余变形的能力。但是各个硬度等级之间只表示硬度的相对大小，其差异并不是成一定比例关系的。常用的设计材料硬度表示有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等，对不同材料、热处理以及厚度不同时，测试方法也不相同。因测量原理不同，同样的物质用不同方式测量硬度，所测硬度均不同。
图2.6布氏硬度计
Al-Cu合金属于有色金属，应该用布氏硬度来表示其硬度值。布氏硬度的测量方法为：首先将一定直径的淬火钢球或者硬质合金球压入工件表面，作用时间一般为10s~30s，然后卸载，最后用读数显微镜测量压痕直径。其作用过程如图2.3所示。本试验所选择的参数为载荷250kgf，钢球直径5mm，保压时间30s[15]。
图2.7布氏硬度示意图
这样试验表面会残留压痕。测量压痕平均直径d(mm)，求得压痕球形面积A(mm2)。布氏硬度值(HB)就是试验力F除以压痕球形表面积A所得的商[16]。
本试验的硬度试样共10个。实验仪器为HB-3000型布氏硬度试验机。试验前任意选取式样上下一个面，用砂纸进行粗磨，保证表面光滑，没有氧化皮及杂物。试样台也应保持清洁和平整，保证在试验过程中不发生位移和挠曲。在上表面上打三次硬度，试验后测量三个压痕的直径并求平均值。根据公式2.1可计算出硬度。
(2.1)
HB/
F
A
式中F—试验力，单位N
A—压痕的面积，单位mm2
第三章试验结果与分析
3.1稀土粉体对铝铜合金组织的影响
a)0：未加入粉体100x a)0：未加入粉体200x
b)0-1：粉体加入量0.1%100x b)0-1：粉体加入量0.1%200x
c)0-2：粉体加入量0.3%100x c)0-2：粉体加入量0.3%200x
d)0-3：粉体加入量0.5%100x d)0-3：粉体加入量0.5%200x
图3.1不同粉体加入量的铝铜合金显微组织
图3.2为不同粉体加入量时100倍和200倍下铸造铝铜合金显微组织照片。铸态组织的共同特点都是在白亮的基体上，主要分布着黑色点状和树枝状组织，以及灰白色的小圆球状片状和树枝状组织。
根据Al-Cu合金二元相图凝固学理论知识可知，基体为α（Al）相，黑色组织主要是θ(Al2Cu)相和T(Al12CuMn2)相。当θ相从α（Al）基体中固溶析出时呈黑色质点状弥散分布，当θ相和T相以共晶产物出现时主要沿α（Al）相枝晶间及其晶界分布，呈树枝状。由于铝合金还添加了Ti，Zr,Zd,B等元素，因此，灰白色组织主要是Al3Ti,Al3Zr等合金相[17]。
从图3.2(a)可以看出，未加入粉体时共晶相呈封闭网状分；从图3.2(b)以看出，当粉体加入量为0.1%时，共晶相网络被打断，呈不完全连续网状，θ相和T相明显被细化，从较大树枝晶变为小而圆滑的晶粒；从图3.2(c)和图3.2(d)可以看出，当粉体加入量为0.3%和0.5%时树枝晶稍微被细化，这种改变并不明显。
由此可见，在相同条件下，添加0.1%稀土粉体的铝铜合金中的析出相细小弥散，对应的力学性能也最好。这与后面测试时稀土对力学性能的影响中的结果一致。
综上所述，稀土对铝铜合金组织性能的影响取决于它对铸态组织结构的影响。这是由于合金在凝固过程中，RE富集于液一固界而前沿，使成分过冷增大，促使枝晶细化。同时，稀土元素容易与合金化元素发生化学交互作用，形成多元金属间化合物。
第一，由于稀土很活泼，首先极易与O、S、H等结合，以REX（X代表O、S、H等元素）形式存在，从而可能以渣的形式排出，起到净化熔体的作用。第二，稀土还易于吸附铝合金熔体中的Mn、Cu等合金元素，由于稀土的原子半径很大，基本上不溶于基体，只能偏聚存在于晶界，当吸附Mn、Cu时并偏聚于晶界时，导致树枝状共晶T相增多，α基体中固溶的Cu量减少，相应的基体中黑色点状θ相减少。这与文献[18]中的研究一致。因此在添加微小量的稀土时，稀土对熔体的净化和微合金化起主导作用。第三，当稀土量增加到0.10%(图3-2b)时，黑色点状的固溶析出相变化不大，但树枝状
的共晶组织变短变薄，即得到细化。这主要是由于增加的稀土更多地吸附铝合金熔体中的Mn、Cu等合金元素，造成铝合金熔体成分起伏增大，在浇注凝固过程中，α相及共晶组织形核率增大，从而使共晶组织中的第二相得到细化。此时，稀土除了净化和微合金化作用以外，还起到变质的作用。第四，当稀土量进一步增加达到0.30%(图3-2c)和0.50%(图3-2d)时，可以较明显地看到晶粒稍微被细化，但这种改变并不明显。而且尺寸和分布上很不均匀。这主要是由于随着稀土含量的不断增加，进一步增大铝合金熔体的成分起伏，同时引起较大的成分偏析，当改性粉体含量过高时，可能会导致形成的新相聚集，它们之间倾向于相互合并，使晶核数目下降，减少了合金中的有效形核数目，从而使晶粒细化效果下降[19]。
3.2稀土粉体对铝铜合金抗拉强度及延伸率的影响
表3-1和表3-2为抗拉强度原始数据。图3.2和图3.3分别为加入粉体后铸造铝铜合金的抗拉强度及延伸率变化趋势。
表3-1抗拉强度
粉体加入量/%最大载荷（KN）抗拉强度（MPa）012.1531154.738
0.113.7906175.588
0.312.4906159.036
0.513.3169.341
表3-2延伸率
粉体加入量/%标距l0(mm)断后标距长l(mm)延伸率/% 05050.480.96
0.15050.83 1.66
0.35050.68 1.36
0.55050.69 1.38
图3.2抗拉强度
从图3.2可知，未加入粉体时抗拉强度只有154MPa，加入粉体后铝铜合金的抗拉强度都得到了提高，其中粉体加入量为0.1%时提高得最多，抗拉强度达到了176MPa。
从图3.3可知，未加入粉体时铸造铝铜合金的延伸率只有1.0%，但是当粉体加入量为0.1%时其延伸率达到了1.66%。因此，加入粉体对铝铜合金抗拉强度及延伸率都有提高作用[20]。
铸造铝铜合金的抗拉强度及延伸率与相的含量及形态有关。对于亚共晶铝铜合金中裂纹扩展的研究指出，拉伸过程中微裂纹在θ相晶粒外产生，并沿着共晶α(Al)晶粒界面扩展。当θ相晶粒为1.5μm时以沿晶断裂形式为主，而当其尺寸达到3.8μm以上时以穿晶断裂为主要断裂方式[20]。有文献[21]表明：铸造Al-Cu合金拉伸裂纹断裂机制是微裂纹聚合型,裂过程表现有三个阶段：(1)形成微裂纹。当外加载荷值达到一定时,夹杂物颗粒、第二相粒子本身以及其与基体结合处首先开裂，形成微小裂纹；(2)裂纹汇合在一起。外加载荷不断增加，微小裂纹逐渐汇合，形成较大裂纹；(3)裂纹扩展。汇合后的较大裂纹将多处裂纹孔洞连接起来，进一步扩展，导致宏观合金试样断裂。
图3.3延伸率
但是本试验用铸造铝铜合金经过变质处理后都达到细化处理，因此可以判定加入粉体后抗拉强度的变化是由于分布于晶界处共晶相相引起的。未加入粉体时θ相呈较大树枝晶，而粉体加入量为0.1%时，θ相被细化，有些呈圆球状或者玫瑰花状分布。一方面由于异质晶核的作用使第二相细化，另一方面达到变质处理的效果。由于一定体积内晶粒数目增多，则在同样的变形量下，变形分散在更多的晶粒内部。这样，变形的不均匀性减小，开裂的机会也相应减小。另外，晶粒越细，晶界的曲折越多，更不利于裂纹的传播，从而使其在断裂前可承受较大的变形。另一方面，内生长所形成的增强体能阻碍位错滑移，使延伸率降低因此粉体加入量为0.1%时铸造铝铜合金的抗拉强度和延伸率均最高[22]。
3.3稀土粉体对Al-Cu合金拉伸断口形貌的影响
(a)0.0%(b)0.1%
(a)未加粉(b)加入量0.1%
(c)0.3%(d)0.5%
(c)加入量0.3%(d)加入量0.5%
图3.4改性纳米RE-Ti粉体不同加入量时Al-Cu合金拉伸断口形貌SEM图
如图3.4所示为不同改性RE粉体加入量时Al-Cu合金拉伸断口的500倍扫描电镜照片。当改性RE粉体加入量为0.1%时，Al-Cu合金的拉伸断口为典型的“河流”状花样，裂纹由“河流”的上游向下游扩展；当改性纳米RE粉体加入量为0.3%时，Al-Cu 合金的拉伸断口变为舌状花样，属于解理断裂的一种，断口一侧明亮一侧灰暗；当改性纳米RE粉体加入量为0.5%时，断口由许多的撕裂棱、小台阶和剪切面组成，这是准解理断口的标志性特征。
解理断裂[23]是一种在正应力作用下所产生的穿晶断裂，通常断裂面是严格沿着一定的晶面(即解理面)而分离，体心立方金属、密排六方金属与合金，在低温、冲击载荷作用下能促使解理断裂发生。而试样中含微量的稀土元素中La是双六方结构，Ce是立方密集结构，这样在冲击载荷的作用下发生了解理断裂。
3.4稀土粉体对Al-Cu合金布氏硬度影响
硬度能够反映在一定压力作用下金属材料的塑性、弹性、强度、韧性等物理综合性能参数[24]，是综合衡量金属力学性能最常用的一个参数。
表3-3布氏硬度
粉体加入量/%平均直径D（mm)布氏硬度HBS
0 1.9368
0.1 2.0373.83
0.3 1.985
0.5 1.9382
图3.5布氏硬度
试验测得的布氏硬度试验数据如表3-3，其变化趋势如图3.5所示。
从图3.5可以看出，加入粉体后布氏硬度都有所提高，但是改变量不大。未加入粉体时硬度值为68，加入粉体后硬度最高提高到85，提高了25%，此时的粉体加入量为0.3%。
分析其原因:铝铜合金中的θ相和T相属于脆性相，载荷作用下易发生断裂或者直接与基体分离，导致细小微裂纹产生。裂纹再扩展容易断裂[25]。外形圆钝的粒状θ相和T 相对基体的割裂作用较小,利于合金保持较高的强度和塑性。但是形态的改善不能完全抵消时效强化对塑性的削弱作用,而且过量添加稀土粉体会导致稀土化合物分布密度增大，变形过程中割裂基体，降低力学性能。
大量实验表明[26]，在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性
和韧性。这是因为细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行，塑性变形较均匀，应力集中较小；此外，晶粒越细，晶界面积越大，晶界越曲折，越不利于裂纹的扩展。细晶强化的关键在于晶界对位错滑移的阻滞效应。位错在多晶体中运动时，由于晶界两侧晶粒的取向不同，加之这里杂质原子较多，也增大了晶界附近的滑移阻力，因而一侧晶粒中的滑移带不能直接进入第二个晶粒，而且要满足晶界上形变的协调性，需要多个滑移系统同时动作。这同样导致位错不易穿过晶界，而是塞积在晶界处，引起了强度的增高。可见，晶界面是位错运动的障碍，因而晶粒越细小，晶界越多，位错被阻滞的地方就越多，多晶体的强硬度就越高，已经有大量实验和理论的研究工作证实了这一点。向铝铜合金中加入粉体后，起到了细化晶粒的作用，因此提高了铝铜合金的各项力学性能。
但是，按照理论[27]来说，抗拉强度及硬度提高，延伸率会降低，而试验结果却与理论值不同，具体造成这种结果的原因，目前无法解释，有待进一步研究。
3.5稀土粉体的作用机理与发展前景
细化晶粒
铝合金晶粒细化最有救、最实用的方法是添加含有B、Ti等元素的中间合金细化剂，除最常用的Al-Ti-B中间合金外，目前稀土元素的晶粒细化作用逐渐引起人们的重视口叫。Al-Ti-B中间合金中配入适量的RE，可有效地抑制细化衰退现象，其原因是稀土元素的表面活性作用能降低铝熔体的表面张力，增加铝熔体对硼化物(TiB)的湿润性，增大铝熔体在硼化物颗粒表面上的铺展系数，既能使TiB的异质形核作用充分发挥，又能防止TiB的聚集、沉淀，从而延缓衰退。此外，稀土本身也能够细化晶粒，RE与铝及铝中的Fe、Si等可形成高熔点的细小化合物,这些化合能起到非自发形核的作用，使晶粒得到细化。
变质作用
长期以来，铝合金一直采用钠盐作变质剂，钠变质有效期短，且腐蚀设备、污染环境。后来发展了以Sr为代表的长救变质剂口，但Sr会增加铝合金的畈氢倾向，同时Sr
的价格较贵，应用受到限制。近年来,关于稀土对铝铜合金变质作用的研究和应用的报道不断增多，充分肯定了稀土元素对共晶硅的良好变质用。采用A1-RE中间合金对铝铜共晶合金进行变质处理，结果表明，微量RE可使铝铜共晶合金获得完全变质组织，RE 变质具有比钠盐变质更好的长效性及重熔性，变质后，高温保持4h，重熔两次时，变质作用基本不衰退[28]。
改善富铁杂质相作用
对含有较高铁的铝合金采用单一加锰的办法不能完全消除铁的危害，虽然锰能使粗大针片状富铁相转化为团块状的多元化合物，但这种化合物还比较粗大，影响了性能的进一步提高。稀土能够细化加锰时形成的团块状多元化合物，而且稀土本身也有一定的
铜合金的分类及用途 铜合金主要包括铍铜合金、银铜合金、镍铜合金、钨铜合金、磷铜合金。 、铍铜合金 铍铜合金是一种可锻和可铸合金，属时效析出强化的铜基合金，经淬火时效处理后具有高的强度、硬度、弹性极限，并且稳定性好，具有耐蚀、耐磨、耐疲劳、耐低温、无磁性、导电导热性好、冲击时不会产生火花等一系列优点。铍铜材基本上分为高强高弹性铍铜合金（含铍量为．％－．％）和高导电铜铍合金（含铍量为．％－．％）。 铍铜合金用途 铍铜合金常被用作高级精密的弹性元件，如插接件、换向开关、弹簧构件、电接触片、弹性波纹，还有耐磨零器材、模具及矿山和石油业用于冲击不产生火花的工具。现在铍铜材料已被广泛应用于航空航天、电器、大型电站、家电、通信、计算机、汽车、仪表、石油、矿山等行业，享有有色金属弹性王的美誉。 、银铜合金 银铜合金是通过将纯铜和纯银加入电熔炉进行熔炼，经铸造得到坯料，再加工成各种规格的成品。银铜合金的主要应用为电接触材料、焊接材料、银铜合金排及铜银合金接触线。 银铜合金种类 银铜合金：银和铜的二元合金，铜具有强化作用。 类型：有，，，和等合金。 用途：有良好的导电性、流动性和浸润性、较好的机械性能、硬度高，耐磨性和抗熔焊性。有偏析倾向。用真空中频炉熔炼，铸锭经均匀化退火后可冷加工成板材、片材和丝材。作空气断路器、电压控制器、电话继电器、接触器、起动器等器件的接点，导电环和定触片。真空钎料，整流子器，还可制造硬币、装饰品和餐具等。 、镍铜合金 镍铜合金通常被称为白铜。纯铜加镍能显著提高强度、耐蚀性、电阻和热电性，主要应用在海水淡化及海水热交换系统、汽车制造、船舶工业、硬币、电阻线、热电偶。工业用白铜根据性能特点和用途不同分为结构用白铜和电工用白铜两种，分别满足各种耐蚀和特殊的电、热性能。
C36000铅黄铜 C36000延展性好，深冲性能好。应用于钟表零件、汽车、拖拉机及一般机器零件。 铅黄铜切削加工性能优良，有高的减摩性能，用于钟表结构件及汽车拖拉机零件。 C36000化学成分： 锌(Zn)余量,铅(Pb)2.4～3.0,铝(Al)≤0.5,铁(Fe)≤0.10,锑(Sb)≤0.005,磷(P)≤0.01,铋(Bi)≤0.002,铜(Cu)62.0～65.0,杂质总和％≤0.75 ANK20无氧红铜 产品说明： 无氧红铜(Oxygen-free copper) 型号：ANK-20 Madel:ANK-20 标准：JIS-C1020P 制造工艺：冷拔/冷轧/热轧 产品特点：结构致密均匀，无气孔，砂眼，纯度高损耗小，导电导热延伸性能均佳，含氧量低于0.002%，性能优越，是精密模具放电加工的最佳之选. 产品应用：适用于各种高精密模具的放电加工材料或高压电气开关等电器配件 相关参数：硬度为HV86-102导电率大于等于59ms/m比重约8.9g/cm3 提供板材、棒材、异型件加工 ANK570钨铜合金 钨铜合金(Tungsten copper) 型号:ANK-5-70(ANK-是型号70表示钨含量约为70%) Model:ANK-5-70 产品特性:铜钨合金综合铜和钨的优点,高强度/高比重/耐高温/耐电弧烧蚀/导电电热性能好/加工性能好,ANK钨铜采用高质量钨粉及无氧铜粉,应用等静压成型(高温烧结账-渗铜, 保证产品纯度及准确配比,组织细密,性能优异.) 提供板材、棒材、触点材、焊轮、电子封装片、异型件 产品应用:应用于高硬度材料及溥片电极放电加工,电加工产品表面光洁度高,精度高,损耗低,有效节约材料。有钨60/钨70/钨85/钨90可供选择。 主要参数:密度G/cm3(13.9)抗拉强度Mpa(≥680 )硬度HV(≥186 )硬度软化温度℃(≥1000)导电率IACS(%)(≥42 )热导率W/mk(247 )库存板、棒材供客户选择 CuCrZr铬锆铜 铬锆铜（CuCrZr）化学成分（质量分数）%（ Cr:0.25-0.65， Zr:0.08-0.20）硬度（HRB78-83）导电率 43ms/m 软化温度550℃ 特点：具有较高的强度和硬度，导电性和导热性，耐磨性和减磨性好，经时效处理后硬度、强度、导电性和导热性均显著提高，易于焊接。广泛用于电机整流子，点焊机，缝焊机，对焊机用电极，以及其他高温要求强度、硬度、导电性、导垫性的零件。用制作电火花电极能电蚀出比较理想的镜面,同时直立性能好,能完成打薄片等纯红铜难以达到的效果对钨钢等难加工材质表现良好，铬锆铜有良好的导电性，导热性，硬度高，耐磨抗爆，抗裂性以及软化温度高，焊接时电极损耗少，焊接速度快，焊接总成本
公司制造的铁基粉末冶金零件执行标准与成分性能 <一> GB/T14667.1-93 <二> MPIF-35 编辑版word
烧结铁和烧结碳钢的化学成分(%). 材料牌号Fe C F-0000 97.7-100 0.0-0.3 F-0005 97.4-99.7 0.3-0.6 F-0008 97.1-99.4 0.6-0.9 注: 用差减法求出的其它元素(包括为了特殊目的而添加的其它元素)总量的最大值为2.0%。▲烧结铁-铜合金和烧结铜钢的化学成分(%). 材料牌号Fe Cu C FC-0200 83.8-98.5 1.5-3.9 0.0-0.3 FC-0205 93.5-98.2 1.5-3.9 0.3-0.6 FC-020893.2-97.9 1.5-3.9 0.6-0.9 FC-0505 91.4-95.7 4.0-6.0 0.3-0.6 FC-0508 91.1-95.4 4.0-6.0 0.6-0.9 FC-0808 88.1-92.4 7.0-9.0 0.6-0.9 FC-1000 87.2-90.5 9.5-10.5 0.0-0.3 烧结铁-镍合金和烧结镍钢的化学成分(%). 材料牌 号 Fe Ni Cu C FN-0200 92.2-99.0 1.0-3.0 0.0-2.5 0.0-0.3 FN-0205 91.9-98.7 1.0-3.0 0.0-2.5 0.3-0.6 FN-0208 91.6-98.4 1.0-3.0 0.0-2.5 0.6-0.9 FN-0405 89.9-96.7 3.0-5.5 0.2-2.0 0.3-0.6 FN-0408 89.6-96.4 3.0-5.5 0.0-2.0 0.6-0.9 注: 用差减法求出的其它元素(包括为了特殊 编辑版word
镁合金表面处理的研究现状 一.概述 镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小、比强度高、刚性好、弹性模量大、消震性好、刚性好、承受冲击载荷能力比铝合金大、刚性好、耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是最轻的金属,镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。 但是，镁的应用和研究相对其它金属严重滞后，原因在于其韧性低、高温性能和耐腐蚀性能差，而且加工成形比较困难。与铝、钛能生成自愈钝化膜不同，镁表面生成的氧化膜疏松多孔，不能对基体起有效保护作用，因此，在潮湿的空气、含硫气氛和海洋大气中，镁均会遭受严重的化学腐蚀，这极大地阻碍了其广泛应用。通过合金化的方法来改善其性能，特别是期望发现“不锈镁”的努力至今还没有取得进展。所以，镁合金零件在使用前须经过一定的表面改性或涂层处理。目前，电化学镀层、转化膜等工艺技术已经应用于镁合金的防护，气相沉积涂层、涂覆、表面热处理等方法也受到密切关注，高能束熔覆等新技术也被尝试应用于镁合金表面性能的提高。 二.表面处理方法 1.电镀和化学镀技术 镁合金表面镀镍技术分为电镀和化学镀两种。由于镁合金化学活性高，在酸性溶液中易被腐蚀，因此镁合金电沉积技术与铝合金电沉积技术有着显著的差异。目前，镁合金电镀工艺技术有两种工艺：浸锌-电镀工艺和直接化学镀镍工艺。为了防止镁合金基体在酸性溶液中被过度腐蚀，需要在处理前溶液中添加F-(F-与电离生成的Mg2+形成MgF2沉淀，吸附在镁合金基体表面可以防止基体过度腐蚀。 镁合金表面化学镀Ni-P合金是一种很成熟的工艺。通常化学镀方法制备的Ni-P合金层是非晶态的，这层致密的非晶态Ni-P合金层可以有效地防止镁合金基体被腐蚀。结合使用化学镀镍技术和滚镀技术可以在镁合金基体上形成一层晶态的Ni-P合金层。测试表明，该晶态Ni-P合金层中晶体颗粒细小，镀层致密，耐蚀性能也优于传统的非晶态Ni-P合金层。 2.化学氧化技术 镁合金化学氧化处理是指用氧化剂在镁合金表面生成一层薄且致密的氧化膜。覆盖在基体表面的氧化膜比自然形成的氧化镁层更致密，因此，该氧化膜能有效提高镁合金的耐蚀性能，同时，还能作为镁合金涂装的底层，增大涂层的结合力。 铬酸盐处理虽然具有良好的效果，但是铬酸盐对环境污染大，对人体毒性高。在不久的将来，铬酸盐处理工艺将会被环保、无毒的处理方法如钼酸盐、高锰酸盐和P-Ca复合磷酸盐等处理工艺取代。用钼酸盐氧化法在Mg-8Li合金表面生成一层致密、均匀的氧化膜，然后再用传统的化学镀镍法制备一层结合力好的Ni-P合金层，使基体获得了良好的耐蚀性能。磷酸盐-高锰酸盐处理是一种环保、低成本的化学氧化法，但是该方法有较为明显的缺陷：在用该法处理含铝的镁合金时，氧化反应会优先发生于β-Mg17Al12相，因而不能在整个镁合金基体表面生成均匀、覆盖度高的氧化膜层，这在一定程序上影响了其提高镁合金基体耐蚀性的效果。 一种新型的P-Ca复合磷酸盐处理工艺，它能在镁合金表面形成含有Mg、Al、Ca等元素的复合磷酸盐保护膜。该膜层与基体金属结合牢固，具有类似于铬酸盐膜层的耐蚀性能。
铜合金的分类特点应用 铜合金以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。纯铜呈紫红色﹐又称紫铜。纯铜密度为8.96﹐熔点为1083℃﹐具有优良的导电性﹑导热性﹑延展性和耐蚀性。主要用于制作发电机﹑母线﹑电缆﹑开关装置﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。 常用的铜合金分为黄铜﹑青铜﹑白铜3大类 其特点如下： 黄铜以锌作主要添加元素的铜合金﹐具有美观的黄色﹐统称黄铜。铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。含锌低於36%的黄铜合金由固溶体组成﹐具有良好的冷加工性能﹐如含锌30%的黄铜常用来制作弹壳﹐俗称弹壳黄铜或七三黄铜。含锌在36～42%之间的黄铜合金由和固溶体组成﹐其中最常用的是含锌40%的六四黄铜。为了改善普通黄铜的性能﹐常添加其他元素﹐如铝﹑镍﹑锰﹑锡﹑硅﹑铅等。铝能提高黄铜的强度﹑硬度和耐蚀性﹐但使塑性降低﹐适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性﹐故称海军黄铜﹐用作船舶热工设备和螺旋桨等。铅能改善黄铜的切削性能﹔这种易切削黄铜常用作钟表零件。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。船舶常用的消防栓防爆月牙扳手，就是黄铜加铝铸造而成。 青铜原指铜锡合金﹐后除黄铜﹑白铜以外的铜合金均称青铜﹐并常在青铜名字前冠以第一主要添加元素的名。锡青铜的铸造性能﹑减摩性能好和机械性能好﹐适合於制造轴承﹑蜗轮﹑齿轮等。铅青铜是现代发动机和磨床广泛使用的轴承材料。铝青铜强度高﹐耐磨性和耐蚀性好﹐用於铸造高载荷的齿轮﹑轴套﹑船用螺旋桨等。/和磷青铜的弹性极限高﹐导电性好﹐适於制造精密弹簧和电接触元件﹐铍青铜还用来制造煤矿﹑油库等使用的无火花工具。铍铜是一种过饱和固溶体铜基合金，是机械性能，物理性能，化学性能及抗蚀性能良好；粉末冶金制作针对钨钢，高碳钢、耐高温超硬合金制作的模具需电蚀时，因普通电极损耗大，速度慢，钨铜是比较理想材料。抗弯强度≥667Mpa 白铜以镍为主要添加元素的铜合金。铜镍二元合金称普通白铜﹔加有锰﹑铁﹑锌﹑铝等元素的白铜合金称复杂白铜。工业用白铜分为结构白铜和电工白铜两大类。结构白铜的特点是机械性能和耐蚀性好﹐色泽美观。这种白铜广泛用於制造精密机械﹑化工机械和船舶构件。电工白铜一般有良好的热电性能。锰铜﹑康铜﹑考铜是含锰量不同的锰白铜﹐是制造精密电工仪器﹑变阻器﹑精密电阻﹑应变片﹑热电偶等用的材料. 铜合金的应用： 1 电气工业中的应用 电力输送电力输送中需要大量消耗高导电性的铜，主要用于动力申．线电缆、汇流排、变压器、开关、接插元件和联接器等。在电线电缆的输电过程中，由于电阻发热而白白浪费电能。从节能和经济的角度考虑，目前世界上正在推广""最佳电缆截面""标准。过去流行的标准，单纯地从降低一次安装投资的角度出发，为了尽量减小电缆截面，以在设计要求的额定电流下，不至出现危险过热，来确定电缆的最低允许尺寸。按这种标准铺设的电缆，虽然安装费低了；但是在长期使用过程中，电阻能耗却比较大。""最佳电缆截面""标准，则兼顾一次安装费用和电能消耗这两个因素，适当放大电缆尺寸，以达到节能和最佳综合经济效
镁铝合金表面处理简介 Introduce the Surface Processing of the Alloy of Magnesium and Aluminum ?镁铝合金材质特性 ?Characteristic of the alloy of MG and AL 镁是一种非常活泼之元素，相对的其材质本身亦非常易生锈蚀，因此必须仰赖表面处理来保护其本身之材质。 MG is an active element ,it is more rustied than others. So it must depend on surface processing to protect it. ?金属材质表面处理项目 ?Item of mental surface processing 1.铬系皮膜处理与涂装 Phosphating filming and coating of chromium series 2.非铬系皮膜处理与涂装 Phosphating filming and coating of not chromium series 3.电镀镍处理 Electroplated nickel processing 4.电镀铬处理 Electroplated chromium processing 5.电镀18K金处理 Electroplated 18K gold processing 6.阳极处理与染色 Plating and dyeing
镁铝合金表面处理项目之说明与检验方式 Instruction the Surface Processing of the Alloy of Magnesium and Aluminum and check mode 1.铬系皮膜处理Phosphating filming of chromium series a.说明instruction： （1）铬系皮膜处理是目前最为普遍处理之方式亦为最安定、最成熟之处理方式，惟其原料特性具毒性，因此在未来几年内会禁止使用。其流程请参考图表。 Phosphating filming of chromium series is the most universal process manner, also is the most stable and mature. Only does it’s materials have poison , it will be forbid to use. It’s process flow refer to the diagram. （2）注意事项：＜注＞若需要表面涂装时，请务必注意其涂装制程是否有破坏到其表面之皮膜层，因其表面皮膜层最重要的是防止锈蚀，而其最重要的是当作镁合金与涂料之介质使密着性会更好，因此涂装时不能有破坏皮膜之现象发生。 Remarks: If the surface need coating , please be sure to notice if the coating process damage the surface film. Because the surface film the most important is prevent to rusting b.检验方式check manner： （1）电阻值：皮膜表面其电阻值＜0.3Ω，以三用电表检测之。 Resistance value: when resistance value to film surface < 0.3Ω, examined by three-purpose galvanometer. （2）涂装密着性：指皮膜处理后，再涂装、以有格刮刀分割为100格并以3M610胶带测试98%以上，不能有剥落现象。 Coating adhesion: it will not peel off coating again then cut 100 cross with a scraper and check 98% products with 3M610 adhesive tape after phosphating filming. （3）耐蚀性：以盐雾测试机检测皮膜层与涂装层，最基本皮膜层必须超过24小时98%无腐蚀现象，而涂装层则必须超过96小时以上98%无腐蚀现象，才视之为合格。 Corrosion resistance: 2.非铬系皮膜处理与涂装Phosphating filming and coating of not chromium series 其特性与铬系是类似的，除了具有非毒性外其检验方式与处理方式皆与铬系相同，因此请参考铬即可。 The characteristic is similar with chromium series’ ; besides it is poisonous the man ner of inspection and phosphating filming is the same with chromium series’ . so please ref er to chromium . a.说明instruction：
镁铝合金表面处理工艺 大全 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
铝表面处理工艺一、选材 铝合金6061：镁铝6061-T651是6系合金的主要合金，是经热处理预拉伸工艺的高品质铝合金产品；镁铝6061具有加工性能极佳、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。主要用途:广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种工业结构件，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、铁道车辆。 6061典型用途：代表用途包括航天固定装置、电器固定装置、通讯领域，也广泛应用于自动化机械零件、精密加工、模具制造、电子及精密仪器、SMT、PC板焊锡载具等等。 电镀是在表面添加一层金属保护层。阳极氧化是把表面一层人为按要求用电化学进行氧化，用这层氧化层作保护层。铝不好电镀，但氧化铝很硬（可作磨料），化学性能又特好（不会再氧化，不受酸腐蚀），比一般金属还好，还可以染成各种颜色。所以铝件一般用阳极氧化。 二、工艺类型、效果图、厂家调研 氧化工艺 喷砂可以使丝印时，印料和承印物的结合更加牢固。均匀适当的喷砂处理，基本上可以克服铝材表面常见的缺陷。详见附录 、喷涂工艺 1、表面处理工艺：机壳漆
机壳漆金属感极好，耐醇性佳，可复涂PU或UV光油。玩具油漆重金属含量符合国际安全标准。包括CPSC含铅量标准、美国测试标准ASTMF 963、欧洲标准 EN71、EN1122。 2、表面处理工艺：变色龙 随不同角度而变化出不同颜色。是一种多角度幻变特殊涂料，使你的商品价值提高，创造出无懈可击的超卓外观效果。 3、表面处理工艺：电镀银涂料 电镀银漆是一款无毒仿电镀效果油漆，适用ABS、PC、金属工件，具有极佳的仿电镀效果和优异的耐醇性。 4、表面处理工艺：橡胶漆 适用范围：ABS、PC、PS、PP、PA以及五金工件。 产品特点：本产品为单组份油漆，质感如同软性橡胶，富有弹性，手感柔和，具有防污、防溶剂等功能。这种油漆干燥后可得涂丝印。重金属含量符合国际安全标准。包括CPSC含铅量标准、美国测试标准ASTMF 963、欧洲标准EN71、EN1122。5、表面处理工艺：导电漆 适用于各种 PS 及 ABS 塑料制品；导电导磁、对外界电磁波、磁力线都能起到屏蔽作用；在电气功能上达到以塑料代替金属的目的。电阻值可根据客人要求调试。重金属含量符合国际安全标准，包括 CPSC 含铅量标准、美国测试标准 ASTMF-963 、欧洲标准 EN71 、EN1122。 6、表面处理工艺：UV油
元素对铜合金的影响 微量元素进入铜是不可避免的，由于元素特性的不同，可以不固溶于铜、微量固溶、大量固溶、无限互溶，固溶度随温度下降而激烈降低、固相下有复杂相变等，因此对铜性能的影响千差万别.现对各元素对铜性能的影响分别加以介绍。 氢 氢在铜中的行为是人们正在研究的课题，氢与铜不形成氢化物，氢在液态和固态铜中的溶解度随着温度升高而增大，特别是在液态铜中有很大的溶解度，在凝固时，会在铜中形成气孔，从而导致铜制品的脆性和表面起皮；在固态铜中，氢以质子状态存在，氢的电子填充铜原子的S层轨道，形成质子型固溶体，氢对铜的性能虽然影响甚微，但氢对铜及铜合金来说是有害的，含氧铜在氢气中退火时会产生裂纹，即“氢病”，原因是发生Cu2O+H2 ? 2Cu+H2O反应，产生的水蒸气会造成气孔和裂纹；各种元素对氢在铜中的溶解度影响不一，其中Ni、Mn等元素引起溶解度增加，P、Si等元素减少氢在铜中的溶解度，可以通过减少熔炼时间，调整成分，控制炉料中氢气含量，熔体表面采用木炭覆盖等办法减少铜中氢的含量。 氧 氧在铜的生产过程中是不可避免的，其影响也非常重要，氧很少固溶于铜，1065℃时为0.06%,600℃时为0.002%（重量比）；氧在铜中除极少易固溶外，均以Cu2O形式存在，铜的氧化物不固溶于铜，呈现Cu+Cu2O共晶组织，分布于晶界，共晶反应为：L含氧0.39% 1065℃α含氧0.01%+Cu2O,亚共晶铜中的含氧量与共晶量成正比,可在显微镜下与标准图片比较来精确测定铜中的含氧量。 氧对铜及合金性能的影响是复杂的,微量氧对铜的导电率和机械性能影响甚微,工业铜具有很高的导电率,其原因是氧作为清洁剂,可以从铜中清除掉许多有害杂质，以氧化物形式进入炉渣，特别是能够清除砷、锑、铋等元素，含有少量氧的铜其导电率可以达到100-103%±ACS,高纯铜如6N铜在深冷条件下电阻值是相当低的。 电真空构件用铜应严格控制其中氧的含量，其原因是电真空器件需要在氢气中密封，铜中氧的存在会导致氢病发生，引起器件高真空环境破坏，因此电真空用铜应该是无氧铜，中国国家标准中规定无氧铜中含氧量小于20ppm，美国ASTM标准中规定为3ppm，为控制氧含量，在无氧铜生产中都应选择优质电解铜原料，在熔炼工艺中采取还原性气氛，加强熔池表面覆盖，一般使用木炭保护；铜及铜合金熔炼时，一般均应进行脱氧，脱氧剂有磷、硼、镁等，以中间合金方式加入，磷是最有效的脱氧剂，不过应严格控制磷的残留量，因其能够强烈降低铜及合金的导电率。 锑、铋、硫、碲、硒 这些元素在铜中固溶度极小，室温下基本不溶于铜，它们以金属化合物形式存在，分布于晶界，对铜的的导电、导热影响不大，但是都严重的恶化了铜及合金的塑性加工性能，应该严格控制其含量，各国标准中规定不应超出0.005%；由于含有这些元素的铜，具有良好的切削性能，在工程技术界也有应用，比如铋钼，可以作为真空开关中断路器的触头，在断路时，防止开关触头的沾结，铋铜中含铋量可高达0.5%-1.0%；含碲0.15-0.5%的碲铜合金，可作为高导电、易切削无氧铜使用，能够加工成精密的电子原器件；作为特殊用途的铜合金，可以加入这些元素，但其加工工艺是特殊的，可采用包套挤压、冷挤、铸造、粉末冶金等方法。 砷、硼 砷在铜中有很大的固溶度，在α固溶体中的可达6.8-7.0%，砷在铜中存在强烈的降低其导电率和导热性能，一般作为变质剂加入，特别是对黄铜冷凝器合金来说更为宝贵，近一百年来火电和舰船冷凝器管材使用实践表明，含砷0.1-0.15%的黄铜，能够防止黄铜脱锌腐蚀，解决了黄铜冷凝管早期泄漏的致命问题，所以各国材料标准中都规定必须加入砷，经验表明，不含砷的HSn70-1冷凝管，经常在使用初期的2-3年内发生泄漏事故，而加入砷之后，寿命可增至15-20年，被称为铜合金研究中重大的技术进步；砷之所以能够防止黄铜脱锌腐蚀，许多研究表明，砷能够降低铜的电极电位，从而降低了电化学腐蚀倾向；由于砷的氧化物污染环境，对人体有害，所以熔炼合金的工厂都应有专门的环保和防护措施；砷应以中间合金方式加入，砷铜中间合金中砷含量可达15-20%，一般由熔炼工厂自己制作。 硼在铜中固溶度不大，一般作为脱氧剂使用，残余的硼可以细化晶粒，人们发现硼的变质作用十分显著，在加砷黄铜合金中同时加入0.01-0.04%硼，具有更好的防止黄铜脱锌腐蚀；硼的氧化物是铜合金熔炼时优良覆盖剂，已经被广泛的使用；在铜的焊接材料中也普遍的加入硼，可防止焊接金属的氧化。 磷 铜磷二元相固表明，在714℃时存在着共晶反应：L8.4%→α1.75%+Cu3P，随着温度降低，磷在铜中的固溶量迅速减少，300℃时为0.6%，200℃时为0.4%；固溶于铜中的磷显著的降低其导电率，含P0.014%的软带导电率为94%IACS，含P0.14%的导电率仅为45.2%；磷是最有效、成本最低的脱氧剂，微量磷的存在，可以提高熔体的流动性，改善铜及合金的焊接性能、耐蚀性能、提高抗软化程度，所以磷又是铜及合金的宝贵添加元素，含P0.015-0.04%
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910349778.6 (22)申请日 2019.04.28 (71)申请人 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公 司 地址 617000 四川省攀枝花市东区桃源街 90号 (72)发明人 宋裕 王飞龙 余腾义 郭太雄 (74)专利代理机构 成都虹桥专利事务所(普通 合伙) 51124 代理人 张小丽 (51)Int.Cl. C22C 18/04(2006.01) C23C 2/02(2006.01) C23C 2/06(2006.01) C23C 2/20(2006.01) (54)发明名称 热浸镀锌铝镁合金镀层钢板及其制备方法 (57)摘要 本发明涉及热浸镀锌铝镁合金镀层钢板及 其制备方法，属于热浸镀技术领域。本发明解决 的技术问题是现有热浸镀锌铝镁合金镀层钢板 无法在具备优良切口耐蚀性和成形性能的同时 具有高的表面质量。本发明提供的热浸镀锌铝镁 合金镀层钢板，其镀层的化学成分以重量百分比 计为铝8％～18％，镁0.2％～3.9％，硅0.05％～ 0.35％，其余为锌及不可避免的杂质，制备方法 包括脱脂清洗，连续退火，热浸镀，卷取。本发明 的镀层钢板具有良好的耐蚀性，还具有良好的加 工成形性和高的表面质量，可用于家电、建筑、交 通运输等领域。权利要求书1页 说明书4页CN 109897990 A 2019.06.18 C N 109897990 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109897990 A 1.热浸镀锌铝镁合金镀层钢板，其特征在于：以重量百分比计所述镀层的化学成分包括铝8％～18％，镁0.2％～3.9％，硅0.05％～0.35％，其余为锌及不可避免的杂质。 2.根据权利要求1所述的热浸镀锌铝镁合金镀层钢板，其特征在于：所述钢板双面镀层重量为40～200g/m2。 3.权利要求1或2所述的热浸镀锌铝镁合金镀层钢板的制备方法，其特征在于包括如下步骤：脱脂清洗，连续退火，热浸镀，卷取。 4.根据权利要求3所述的热浸镀锌铝镁合金镀层钢板的制备方法，其特征在于：所述脱脂清洗包括钢板在碱液槽和电解槽中脱脂处理，然后在漂洗槽清洗的步骤。 5.根据权利要求4所述的热浸镀锌铝镁合金镀层钢板的制备方法，其特征在于：所述脱脂清洗过程碱液槽碱液温度控制在65～90℃，碱液浓度为60～90点，电解电流5000-8000A、电压10～25V，漂洗槽碱性低于10点，带钢的烘干温度不低于110℃。 6.根据权利要求3～5任一项所述的热浸镀锌铝镁合金镀层钢板的制备方法，其特征在于：所述连续退火过程以体积百分含量计控制炉内氢气≥2.0％，钢板入锌锅温度为480～540℃。 7.根据权利要求3～6任一项所述的热浸镀锌铝镁合金镀层钢板的制备方法，其特征在于：所述热浸镀过程锌锅温度为490～550℃。 8.根据权利要求7所述的热浸镀锌铝镁合金镀层钢板的制备方法，其特征在于：所述入锌锅温度与锌锅温度的温差控制在±10℃。 9.根据权利要求3～8任一项所述的热浸镀锌铝镁合金镀层钢板的制备方法，其特征在于：所述热浸镀过程采用氮气为气刀的气源进行刮吹。 2
铝表面处理工艺 一、选材 1.1铝合金6061：镁铝6061-T651是6系合金的主要合金，是经热处理预拉伸工艺的高品质铝合金产品；镁铝6061具有加工性能极佳、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。主要用途:广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种工业结构件，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、铁道车辆。 6061典型用途：代表用途包括航天固定装置、电器固定装置、通讯领域，也广泛应用于自动化机械零件、精密加工、模具制造、电子及精密仪器、SMT、PC板焊锡载具等等。 1.2电镀是在表面添加一层金属保护层。阳极氧化是把表面一层人为按要求用电化学进行氧化，用这层氧化层作保护层。铝不好电镀，但氧化铝很硬（可作磨料），化学性能又特好（不会再氧化，不受酸腐蚀），比一般金属还好，还可以染成各种颜色。所以铝件一般用阳极氧化。
二、工艺类型、效果图、厂家调研 2.1氧化工艺
喷砂可以使丝印时，印料和承印物的结合更加牢固。均匀适当的喷砂处理，基本上可以克服铝材表面常见的缺陷。详见附录
2.2、喷涂工艺
1、表面处理工艺：机壳漆 机壳漆金属感极好，耐醇性佳，可复涂PU或UV光油。玩具油漆重金属含量符合国际安全标准。包括CPSC含铅量标准、美国测试标准ASTMF 963、欧洲标准EN71、EN1122。 2、表面处理工艺：变色龙 随不同角度而变化出不同颜色。是一种多角度幻变特殊涂料，使你的商品价值提高，创造出无懈可击的超卓外观效果。 3、表面处理工艺：电镀银涂料 电镀银漆是一款无毒仿电镀效果油漆，适用ABS、PC、金属工件，具有极佳的仿电镀效果和优异的耐醇性。 4、表面处理工艺：橡胶漆 适用范围：ABS、PC、PS、PP、PA以及五金工件。 产品特点：本产品为单组份油漆，质感如同软性橡胶，富有弹性，手感柔和，具有防污、防溶剂等功能。这种油漆干燥后可得涂丝印。重金属含量符合国际安全标准。包括CPSC含铅量标准、美国测试标准ASTMF 963、欧洲标准EN71、EN1122。 5、表面处理工艺：导电漆 适用于各种PS 及ABS 塑料制品；导电导磁、对外界电磁波、磁力线都能起到屏蔽作用；在电气功能上达到以塑料代替金属的目的。电阻值可根据客人要求调试。重金属含量符合国际安全标准，包括CPSC 含铅量标准、美国测试标准ASTMF-963 、欧洲标准EN71 、EN1122。 6、表面处理工艺：UV油 高性能UV固化光油，类似钢琴漆。 7、表面处理工艺：珠光粉-ZG001 珠光颜料广泛应用于化妆品、塑料、印刷油墨及汽车涂料等行业。珠光颜料的主要类型有：天然鱼鳞珠光颜料、氯氧化铋结晶珠光颜料、云母涂覆珠光颜料。 8、表面处理工艺：夜光漆 夜光粉是一种能在黑暗中发光的粉末添加剂；它可以与任何一种透明涂层或外涂层混和使用，效果更显著，晚上发光时间长达８小时！ 2.3、印刷工艺
公司制造的铁基粉末冶金零件执行标准与成分性能一、GB/T14667.1-93 二、MPIF-35
烧结铁和烧结碳钢的化学成分 (%). 材料牌号Fe C F-0000 97.7-100 0.0-0.3 F-0005 97.4-99.7 0.3-0.6 F-0008 97.1-99.4 0.6-0.9 注: 用差减法求出的其它元素(包括为了特殊目的而添加的其它元素)总量的最大值为2.0%。▲ 注: 用差减法求出的其它元素(包括为了特殊目的而添加的其它元素)总量的最大值为2.0%。烧结铁-铜合金和烧结铜钢的化学 成分(%). 材料牌 号 Fe Cu C FC-0200 83.8-98.5 1.5-3.9 0.0-0.3 FC-0205 93.5-98.2 1.5-3.9 0.3-0.6 FC-0208 93.2-97.9 1.5-3.9 0.6-0.9 FC-0505 91.4-95.7 4.0-6.0 0.3-0.6 FC-0508 91.1-95.4 4.0-6.0 0.6-0.9 FC-0808 88.1-92.4 7.0-9.0 0.6-0.9 FC-1000 87.2-90.5 9.5-10.5 0.0-0.3 烧结铁-镍合金和烧结镍钢的化学成 分(%). 材料牌 号 Fe Ni Cu C FN-0200 92.2-99.0 1.0-3.0 0.0-2.5 0.0-0.3 FN-0205 91.9-98.7 1.0-3.0 0.0-2.5 0.3-0.6 FN-0208 91.6-98.4 1.0-3.0 0.0-2.5 0.6-0.9 FN-0405 89.9-96.7 3.0-5.5 0.2-2.0 0.3-0.6 FN-0408 89.6-96.4 3.0-5.5 0.0-2.0 0.6-0.9 注: 用差减法求出的其它元素(包括为 了特殊目的而添加的其它元素)总量 的最大值为2.0%
精心整理 铝表面处理工艺 一、选材 1.1铝合金6061：镁铝6061-T651是6系合金的主要合金，是经热处理预拉伸工艺的高品质铝合金产品；镁铝6061具有加工性能极佳、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。主要用途:广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种工业结构件，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、铁道车辆。 6061典型用途：代表用途包括航天固定装置、电器固定装置、通讯领域，也广泛应用于自动化机械零件、精密加工、模具制造、电子及精密仪器、SMT、PC板焊锡载具等等。 1.2电镀是在表面添加一层金属保护层。阳极氧化是把表面一层人为按要求用电化学进行氧化，用这层氧化层作保护层。铝不好电镀，但氧化铝很硬（可作磨料），化学性能又特好（不会再氧化，不受酸腐蚀），比一般金属还好，还可以染成各种颜色。所以铝件一般用阳极氧化。 二、工艺类型、效果图、厂家调研 2.1氧化工艺 喷砂可以使丝印时，印料和承印物的结合更加牢固。均匀适当的喷砂处理，基本上可以 克服铝材表面常见的缺陷。详见附录 2.2、喷涂工艺 1、表面处理工艺：机壳漆 机壳漆金属感极好，耐醇性佳，可复涂PU或UV光油。玩具油漆重金属含量符合国际安全标准。包括CPSC含铅量标准、美国测试标准ASTMF963、欧洲标准EN71、EN1122。 2、表面处理工艺：变色龙 随不同角度而变化出不同颜色。是一种多角度幻变特殊涂料，使你的商品价值提高，创造出无懈可击的超卓外观效果。 3、表面处理工艺：电镀银涂料 电镀银漆是一款无毒仿电镀效果油漆，适用ABS、PC、金属工件，具有极佳的仿电镀效果和优异的耐醇性。 4、表面处理工艺：橡胶漆 适用范围：ABS、PC、PS、PP、PA以及五金工件。 产品特点：本产品为单组份油漆，质感如同软性橡胶，富有弹性，手感柔和，具有防污、防溶剂等功能。这种油漆干燥后可得涂丝印。重金属含量符合国际安全标准。包括CPSC含铅量标准、美国测试标准ASTMF963、欧洲标准EN71、EN1122。
公司制造的铁基粉末冶金零件执行标准与成分性能<一>G B/T14667.1-9 3
-35 240 390 260 1.0 25070 7.0 F-0008-50HT -65HT -75HT -85HT 380 450<0.5S 480 22HRC 60HRC 6.3 450520 <0.5 55028 60 6.6 520 590 <0.5 620 32 60 6.9 590 660 <0.5 690 35 60 7.1 烧结铁和烧结碳钢的化学成分(%). 材料牌号Fe C F-0000 97.7-100 0.0-0.3 F-0005 97.4-99.7 0.3-0.6 F-0008 97.1-99.4 0.6-0.9 注:用差减法求出的其它元素(包括为了特殊目的而添加的其它元素)总量的最大值为2.0%。▲ 注:用差减法求出的其它元素(包括为了特殊目的而添加的其它元素)总量的最大烧结铁-铜合金和烧结铜钢的化学成分(%). 材料牌号Fe Cu C FC-0200 83.8-98.5 1.5-3.9 0.0-0.3 FC-0205 93.5-98.2 1.5-3.9 0.3-0.6 FC-020893.2-97.9 1.5-3.9 0.6-0.9 FC-0505 91.4-95.7 4.0-6.0 0.3-0.6 FC-0508 91.1-95.4 4.0-6.0 0.6-0.9 FC-0808 88.1-92.4 7.0-9.0 0.6-0.9 FC-1000 87.2-90.5 9.5-10.5 0.0-0.3 烧结铁-镍合金和烧结镍钢的化学成分(%). 材料牌 号 Fe Ni Cu C FN-0200 92.2-99.0 1.0-3.0 0.0-2.5 0.0-0.3 FN-0205 91.9-98.7 1.0-3.0 0.0-2.5 0.3-0.6 FN-0208 91.6-98.4 1.0-3.0 0.0-2.5 0.6-0.9 FN-0405 89.9-96.7 3.0-5.5 0.2-2.0 0.3-0.6 FN-0408 89.6-96.4 3.0-5.5 0.0-2.0 0.6-0.9 注:用差减法求出的其它元素(包括为了特殊目 的而添加的其它元素)总量的最大值为2.0% ⊙铁-铜合金和铜钢粉末冶金材料性能(MPIF-35) 材料编号最小强度(A)(E) 拉伸性能 横向 断裂 压缩 屈服 强度 (0.1%) 硬度 密度屈服极限极限强度 屈服强度 (0.2%) 伸长率 (25.4mm ) 宏观 (表 现) 微观 (换算 的) MPa MPa MPa % MPa MPa 络氏g/cm3 FC-0200-15 -18 -21 -24 100 170 140 1.0 310 120 11HR B N/A 6.0 120 190 160 1.5 350140 18 6.3 140 210 180 1.5 390 160 26 6.6 170 230 200 2.0 430 180 36 6.9 FC-0205-30 -35 -40 -45 210 240 240 <1.0 410 340 37HR B N/A 6.0 240 280 280 <1.0 520 370 48 6.3 280 340 310 <1.0 660 390 60 6.7
热镀锌铝镁镀层的组织结构及应用浅析 摘要：本文介绍了国内外锌铝镁镀层的发展、应用情况，锌铝镁镀层的在应用中具有耐腐蚀性好、自愈性的优点，相对于纯锌镀层具有更好耐蚀性能。对热镀锌铝镁镀层的组织和耐蚀原理进行探究，镀层中的铝、镁更易形成化合物，减小镀层腐蚀面积，有效抑制腐蚀进度。 关键字：热镀锌铝镁；耐蚀性能；镀层 1.引言 在日常的生活和工作中，热浸镀是钢铁耐蚀防护的一种主要方法，但随着技术水平的进步和对耐蚀性要求的提高，传统的热镀锌已经不能满足实际的需要，在锌液中添加铝、镁、稀土、镍、钛、锰、铋等合金镀层以及特殊性能的镀层，也受到了不同程度的重视，这些镀层的耐蚀性要比传统热镀锌有很大的提高，但生产工艺较为复杂，且生产和研究成本较高，在国内的运用还不是特别广泛，因此，研究生产成本与传统热镀锌相当、耐蚀性较高的新镀层是非常有必要的，也是该领域发展的方向之一。 2.热镀锌铝镁的发展及应用 2.1国外热镀锌铝镁发展情况 近年来，日本、欧美国家针对锌铝镁合金镀层方面进行的大量的研究，并取得了大量的成果。关于锌铝镁的初次尝试是在20世纪60年代左右，由美国一公司进行的，但是第一批大型试验生产线是在日本建立，因此国外锌铝镁合金镀层方面的发展较早，时间较长，也较为成熟。为了进一步研究新型镀层锌铝镁体系的合金镀层腐蚀机理和耐蚀性，提高镀锌层的防护作用，开发新型的合金镀层，各国学者专家对此类镀层进行了各种各样的研究，并取得了多方面的进展。 2.2国内热镀锌铝镁研究进程 我国对于合金镀层的应用多数为锌铁、铝锌和铝硅等合金镀层，锌铝镁镀层的应用较为少见，对于同时加入多种合金元素领域涉及并不广泛。近年来，我国对新型镀层的开发与研究逐渐发展起来，但还的落后于发达国家，且在实际生产中的应用少有厂家推广。所以，在开发新型镀层方面需要科研人员不断的探索，从新型镀层和各种耐蚀机理两方面着手，为我国新型镀层的开发、研究及应用奠定坚实的基础。 2.3锌铝镁镀层的应用与优势 锌铝镁镀层的应用具有广泛前景，其镀层基板生产的彩涂板较传统纯锌镀层基板生产的彩涂板具有更长的使用寿命，并在耐蚀性、点焊性、涂装性、成形性方面更加适用于汽车板的应用，能够减少异种材料间实施粘合时容易出现的电偶腐蚀问题。除了在汽车行业的应用，锌铝镁镀层在电力设备、铁路、高速公路护栏、电缆管道、仓储设备、太阳能电池支架以及空调地板等领域均具有广泛的应用意义，其优势除了以上提到的性质外，还具有高平面耐蚀性、高切口耐蚀性的特点，可以应用于各种冷弯型钢、焊管以及开孔率较大的部件等领域。尽管锌铝镁镀层的研究应用还处于初级阶段，但成效已经较为明显，并在未来一段时间内具有更加广阔的发展空间。 3.镀层组织结构及防腐原理 3.1热浸镀锌铝镁镀层组织结构分析
镁合金表面电镀铝的研究 镁合金具有许多优异的性能,在各领域有着广泛的应用前景。然而镁合金的化学活性较高、耐蚀性差,严重影响了镁合金的广泛应用。 本文选择AZ31镁合金作为研究对象,针对镁合金耐蚀性差的缺点,分别对镁合金前处理时浸锌液、浸锌液温度及浸锌时间等工艺参数对浸锌效果的影响及镁合金表面电镀铝时的电流密度进行了研究。实验采用金相显微镜、SEM、EDS及XRD物相分析观察测定浸锌层及镀层的形貌、成分及结合性能,采用NaCl腐蚀试验及极化曲线评定浸锌层的耐蚀性,用划格试验测定镀层的结合力。 前处理中浸锌效果对后序的电镀工序影响很大。浸锌主要是降低镁合金的化学活性,提高耐蚀性及其它膜层与镁合金基体的结合强度。 良好的浸锌层能确保镁合金基体与后序的镀铝层结合良好,并能掩盖镁合金基体表面的缺陷,有助于获得结合力好的镀层。通过扫描电镜及能谱分析浸锌表面及断面形貌得出:不同浸锌液,浸锌温度及浸锌时间等工艺参数对浸锌效果有较大影响。 选取ZnSO4-K4P2O7体系浸锌液浸锌,在80℃温度时,浸锌15min可以得到均匀致密的浸锌层。电流密度的大小对铝镀层效果的影响很大。 电流密度过小时,过电位低,形核条件差,镀层疏松,晶粒粗大,排列不规则,铝在镁合金的表面覆盖不够完全,裸露部分镁合金基体与镀液直接发生置换反应,镀层与基体结合不好;随着电流密度逐渐增大,形核条件改善,镀层晶粒较细密,结合力较好;电流密度过大时,晶粒异常形核长大,造成晶粒大小不均匀;电流密度进一步增大时,形成枝晶或苞状晶。通过扫描电镜观察分析铝镀层表面及断面